一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微创手术智能化器械，特别是一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法。
【背景技术】
[0002]在机器人辅助微创外科手术过程中，医生借助细长的微创手术器械实施手术操作任务。手术器械的一端安放在机器人从操作手末端的快换接口装置上，另一端通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的，因此，手术器械是唯一与人体病变组织相接触的部分，也是直接执行手术操作的机器人部分。在手术实施中，为满足不同手术操作任务(夹持、缝合、打结等)的动作需求，机器人应随时更换与要求相配套的器械，所以快速高效的器械更换功能也是体现微创手术机器人系统整体性能水平的关键因素之一。机器人辅助微创外科手术以其所具有的优势，成为了微创手术的发展趋势之一。
[0003]但是，机器人辅助微创外科手术技术的普及并不是一蹴而就的，限制机器人辅助微创手术技术普及的一些因素有:微创外科手术机器人造价昂贵，目前已有产品以daVinci手术机器人为例，一台手术机器人在中国售价为2000万人民币，高昂的设备费用导致多数医院没有条件购置手术机器人或患者负担不起高昂的手术费用；实施机器人辅助微创外科手术的医生需要经过严格而系统的培训，且机器人辅助手术的操作方式与传统微创手术的操作方式有较大不同，医生的操作习惯须经过长期训练以适应机器人辅助手术的操作方式。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种兼有机器人辅助微创外科手术和传统微创手术的优点，设备成本及使用维护费用低，直觉操作，能够输出复杂手术动作，操作方便、结构简单、灵活性高、可操作性好的采用微创手术智能化器械的手术操作方法。
[0005]本发明的一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法，它包括以下步骤:
[0006](I)手持微创手术智能化器械使器械的末端运动关节进入人体内进行手术操作，手持操作过程包括通过人手操作器械的手柄驱动装置，然后将检测到的人手操作手柄驱动装置的空间多自由度运动控制信号通过控制器以及驱动器输出给驱动电机；
[0007](2)所述的驱动电机根据空间多自由度运动控制信号带动传动装置运动将人手操作动作传递至末端运动关节，由末端运动关节输出空间多自由度运动，手柄驱动装置上的手持操作运动与所述末端运动关节输出的空间多自由度运动一一对应，完成微创手术智能化器械手术下的多个手术动作。
[0008]1.本发明方法，采用手持操作，电机驱动，通过操作手柄驱动装置为末端执行装置提供控制信号，驱动末端运动关节部分的空间多自由度运动，同传统微创手术器械相比，本发明能够输出空间多自由度手术动作，动作灵活，更适于进行动作复杂的微创手术；
[0009]2.本发明方法，将传统主从式微创手术机器人的主操作端与从操作端集成为一体，直觉操作，设备价格低、维护使用费用低、对医生操作技术要求低、与医生操作习惯相同；
[0010]3.本发明可作为机器人辅助微创手术取代传统微创手术过程中的一种新形式，或一种电动智能化的腔镜手术器械，具有广阔市场前景。
【附图说明】
[0011]图1为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械整体示意图；
[0012]图2-1为图1所示的器械的手术操作示意图；
[0013]图2-2为图2-1所示的器械的末端运动关节部分的示意图；
[0014]图3为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械的功能单元示意图；
[0015]图4A为图3所示的器械的手柄驱动装置运动示意图；
[0016]图4B为图3所示的器械的末端执行装置运动示意图；
[0017]图5为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械的手柄驱动装置结构示意图；
[0018]图6为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械的中间连接装置结构示意图；
[0019]图7为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械的末端执行装置结构示意图；
[0020]图8-1、8-2、8_3为本发明一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法中采用的微创手术智能化器械的末端运动关节部分运动示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0022]如附图所示的本发明的一种采用微创手术智能化器械的手术操作方法，它包括以下步骤:
[0023](I)手持微创手术智能化器械使器械的末端运动关节进入人体内进行手术操作，手持操作过程包括通过人手操作器械的手柄驱动装置，然后将检测到的人手操作手柄驱动装置的空间多自由度运动控制信号通过控制器以及驱动器输出给驱动电机；
[0024](2)所述的驱动电机根据空间多自由度运动控制信号带动传动装置运动，将人手操作动作传递至末端运动关节，由末端运动关节输出空间多自由度运动，手柄驱动装置上的手持操作运动与所述末端运动关节输出的空间多自由度运动一一对应，完成微创手术智能化器械手术下的多个手术动作。如:切割、缝合、打结等动作。
[0025]所述的步骤(I)中的通过人手操作手柄驱动装置为驱动电机提供空间多自由度运动控制信号具体包括以下步骤:
[0026]手动转动手柄驱动装置的手柄116，通过安装在手柄后端上的偏转电位器113检测手柄116的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成偏转运动控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第一驱动电机101，第一驱动电机101启动；或者手动转动安装在手柄116前端的自转座125，通过安装在所述的自转座125的后端上的自转电位器119，检测自转座125的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成自转运动控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第二驱动电机101，第二驱动电机101启动；或者捏动安装在开合连接座126上的两个旋转轴线平行设置的开合瓣123、124，安装在开合连接座126上的开合电位器127检测开合瓣的转动角度及转动速度并向控制器发出I/O信号，控制器将I/O信号转换成开合运动控制信号并发送至驱动器，驱动器再将控制信号传至第三驱动电机101，第三驱动电机101启动，其中所述的开合连接座126固定在自转座上，所述的开合瓣123、124之间连接有弹性元件；
[0027]优选的当手柄116转动或者自转座125转动到达极限位置时，按动安装在手柄116前端上的按钮开关120停止第一驱动电机或第二驱动电机的转动；当手动将手柄和自转座转动离开极限位置时，按动按钮开关120启动第一驱动电机或二驱动电机的转动。
[0028]所述的步骤⑵中的传动装置的传动过程包括以下步骤:驱动电机分别通过电机输出轴带动减速器输出轴107转动，减速器输出轴107带动输出轮104转动，进而带动中间传动轮203、器械传动轮301、传动轮连接轴307、紧丝轮303、张紧轮304、抱紧块305同步转动，紧丝轮303转动拉动缠绕在其上的传动钢丝，传动钢丝将驱动力传递至末端运动关节部分330，从而驱动末端运动关节部分330输出空间多自由转动，如:偏转运动、自转运动或者开合运动。
[0029]作为本发明的一种优选的实施方式:
[0030]所述的控制器包括安全控制模块，所述的安全控制模块的工作步骤包括:
[0031]驱动电机101转动过程中，安全监控模块读取驱动电机输出的电流信号并与设定值比较，当电机实际电流值超过预设值时，安全监控模块输出停止信号控制驱动电机停止运动，从而使手柄驱动装置与末端运动关节部分所对应的主从映射自动切断，保证所述驱动钢丝不被拉断以及避免本发明所述的微创手术智能器械对人体组织的加持力过大，损伤组织；以及
[0032]当手柄以及自转座运动过程中，安全监控模块读取偏转电位器113以及自转电位器119的位置信号，当位置信号值大于设定值时，安